[發明專利]一種機載吊艙慣性導航授時系統及方法

在審

• 申請號: 202111428273.2
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114166222A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 趙曉田;李毅舟;安濤;朱創路
• 申請（專利權）人: 四川航浩科技有限公司
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C21/16;G01S19/47
• 代理公司: 西安匠成知識產權代理事務所(普通合伙) 61255
• 代理人: 商宇科

1.一種機載吊艙慣性導航授時系統，其特征在于：所述授時系統包括GNSS板卡、IMU慣導組件和MCU核心處理板，所述GNSS板卡和IMU慣導組件分別與MCU核心處理板連接。

2.根據權利要求1所述的機載吊艙慣性導航授時系統，其特征在于：所述MCU核心處理板包括FPGA處理器和DSP處理器，所述GNSS板卡和IMU慣導組件分別與FPGA處理器連接，所述FPGA處理器與DSP處理器連接，所述GNSS板卡接DSP處理器。

3.根據權利要求2所述的機載吊艙慣性導航授時系統，其特征在于：所述FPGA處理器包括100ms定時器、高頻計數器、5ms定時器、高頻計數寄存器、陀螺脈沖計數器、陀螺脈沖寄存器、加計脈沖計數器和加計脈沖寄存器，所述100ms定時器分別接高頻計數器和DSP處理器，所述高頻計數器通過高頻計數寄存器接DSP處理器，所述5ms定時器分別接高頻計數寄存器、陀螺脈沖寄存器、加計脈沖寄存器和DSP處理器，所述陀螺脈沖計數器通過陀螺脈沖寄存器接DSP處理器，所述加計脈沖計數器通過加計脈沖寄存器接DSP處理器，所述GNSS板卡接高頻計數器。

4.根據權利要求3所述的機載吊艙慣性導航授時系統，其特征在于：所述DSP處理器包括100ms外部中斷、5ms外部中斷、EMIF接口和串行通信接口，所述100ms定時器接100ms外部中斷，所述高頻計數寄存器、陀螺脈沖寄存器和加計脈沖寄存器通過EMIF總線接EMIF接口，所述5ms定時器接5ms外部中斷，所述GNSS板卡接串行通信接口。

5.根據權利要求4所述的機載吊艙慣性導航授時系統，其特征在于：所述FPGA處理器選用XC3S700AN。

6.根據權利要求5所述的機載吊艙慣性導航授時系統，其特征在于：所述DSP處理器選用TMS320C6713GDPA。

7.根據權利要求3至6任一權利要求所述的機載吊艙慣性導航授時系統，其特征在于：所述IMU慣導組件包括加速度計和角速率陀螺，所述加速度計接加計脈沖計數器，所述角速率陀螺接陀螺脈沖計數器。

8.一種實現權利要求1所述的機載吊艙慣性導航授時系統的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：IMU慣導組件的加速度計和角速率陀螺產生陀螺原始脈沖、加速度計原始脈沖，將兩個原始脈沖分別送至FPGA處理器；GNSS板卡產生1PPS秒脈沖信號和GPS數據(含速度信息、位置信息、時標信息)；GPS數據發送頻率為10Hz；GNSS板卡將1PPS秒脈沖信號送至FPGA處理器、GPS數據通過串行通信接口送至DSP處理器；

1)FPGA處理器收到1PPS秒脈沖后清零觸發高頻計數器計數，應用100ms定時器計數得到100ms脈沖、應用5ms定時器計數得出5ms脈沖；

2)高頻計數器在100ms脈沖到來時清零計數；在5ms脈沖到來時，將高頻計數器數據鎖存進高頻計數寄存器；

3)陀螺脈沖計數器采集計數陀螺原始脈沖，5ms脈沖到來時將計數鎖存進陀螺脈沖寄存器并清零陀螺脈沖計數器計數值；

4)加計脈沖計數器6采集計數加速度計原始脈沖，5ms脈沖到來時將計數鎖存進加計脈沖寄存器并清零加計脈沖計數器計數值；

5)100ms脈沖送至DSP處理器的100ms外部中斷，5ms脈沖送至DSP處理器的5ms外部中斷,高頻計數寄存器、陀螺脈沖寄存器、加計脈沖寄存器通過EMIF總線送至DSP處理器的EMIF接口；

6)5ms外部中斷使能時，先執行串行通信接口接收GPS數據(含速度信息、位置信息、時標信息)；接收數據有效時，將GPS數據時標信息記為GNSS_T(保留0.1s精度)，GPS數據速度信息、位置信息記為GNSS_Data；然后通過EMIF接口獲取高頻計數寄存器數據記為HFreq_Req、陀螺脈沖寄存器數據記為Gyro_Req、加計脈沖寄存器數據記為Acc_Req；最后Gyro_Req、Acc_Req經過運算融合得到慣組數據記為IMU_Data；

7)步驟6)執行后，先將HFreq_Req換算至秒單位與GNSS_T疊加，疊加后數據記為記為IMU_5ms_T；然后將IMU_5ms_T融合進IMU_Data，得到帶時標的慣組數據完成t2時刻的授時；根據IMU_Data前多拍數據計算出GNSS_T時刻的IMU數據記為GNSS_IMU_Data；

8)100ms外部中斷使能時，將GNSS_IMU_Data、GNSS_Data通過組合導航運算得出導航數據記為INS_Data；INS_Data含GNSS_T時標信息，得到帶時標信息的導航數據，實現機載吊艙慣性導航授時；

9)步驟8)執行后，將GNSS_T累加0.1s。